Entrevista com especialista:CEO da Additive Manufacturing Technologies, Joseph Crabtree, sobre por que o pós-processamento é crucial para a impressão 3D

O pós-processamento é frequentemente descrito como o ‘segredinho sujo’ da impressão 3D. Uma parte necessária, embora altamente manual e trabalhosa do processo de impressão 3D, o pós-processamento continua sendo um grande desafio para empresas que buscam dimensionar suas operações de manufatura aditiva (AM). No entanto, tudo isso pode mudar, graças aos avanços na automação de pós-processamento.

Na Entrevista com Especialistas desta semana, estamos acompanhados por Joseph Crabtree, CEO da Additive Manufacturing Technologies (AMT), uma empresa com sede no Reino Unido que desenvolve soluções automatizadas de pós-processamento. Com Joseph, discutimos por que o pós-processamento é importante, como as tecnologias de pós-processamento da AMT funcionam e o que o futuro reserva para a indústria.

Você pode me falar sobre AMT Technologies?

Fomos formados em 2017, em Sheffield, no Reino Unido, onde nossas instalações incluem operações de P&D, suporte técnico, vendas e desenvolvimento de aplicativos.

Temos uma fábrica totalmente própria na Hungria, onde fazemos toda a nossa engenharia, trabalho de design e fabricação. Essa é uma proposta de venda única nossa - o fato de que fazemos todo o design e fabricação internamente. Acabamos de inaugurar uma instalação de 20.000 pés quadrados em Austin, Texas, que atenderá os mercados dos Estados Unidos, e também acabamos de empregar nosso primeiro funcionário na região APAC. Estamos expandindo globalmente e muito rapidamente.

O objetivo da empresa é capacitar verdadeiramente a AM industrial. Então, até agora, as empresas têm usado AM regularmente para protótipos com alguma transição para aplicativos de produção de baixo volume, mas, na verdade, o que estamos tentando fazer é ajudar a dimensionar a tecnologia AM de aplicativos de baixo volume para recursos industriais completos. Queremos fazer da impressão 3D uma alternativa viável à manufatura tradicional.

Para ser honesto, como indústria, estamos muito longe disso. Muitos chavões são usados, mas, na verdade, o maior problema hoje são as impressoras 3D. Todos têm se concentrado no desenvolvimento de impressoras maiores, mais rápidas e melhores. Essa é apenas uma parte do quebra-cabeça. As pessoas estão começando a se concentrar mais nos materiais que estão sendo impressos, para reduzir os custos e aumentar a disponibilidade do material.

Mas o desafio continua sendo que as peças que saem das impressoras 3D no final do processo muitas vezes não são adequadas para as peças de uso final.

E quando falamos sobre peças de uso final, estamos falando sobre peças que poderiam ser usadas em operações cirúrgicas na indústria médica, ou em calçados, aplicações de interiores aeroespaciais, automotivo sob o capô aplicações, ou em aplicações espaciais, por exemplo. Nenhum desses exemplos pode ser usado diretamente em uma impressora 3D, a menos que você os pós-processe ou termine.

E essa parte foi esquecida até agora porque o foco tem estado nas impressoras 3D. Não era tanto um problema para a produção de baixos volumes de peças. A compensação aqui era que, embora o acabamento manual das peças aumentasse os custos, as margens dessas peças eram maiores.

Agora que as empresas estão avaliando AM para aplicações de produção, em volumes maiores, a margem é absolutamente crítica. Quando o pós-processamento pode representar até 60 por cento do custo da peça, pode se tornar proibitivo e algo precisa ser feito a respeito.

Nossa empresa se concentra na cadeia de pós-processamento e o que queremos dizer com isso é tudo após a impressão. Portanto, no caso do AM à base de pó, isso inclui a etapa de remoção do pó e modificação da superfície da peça, o que significa alisamento, vedação, coloração e, de outra forma, aprimoramento do desempenho de uma peça. A etapa final é a inspeção e controle de qualidade. A AMT está reunindo todas essas etapas da cadeia de processo com uma solução automatizada ponta a ponta. É uma abordagem agnóstica em termos de tecnologia, visto que trabalhamos com todas as tecnologias de impressão 3D.

Também estamos focados em polímeros e, especificamente, polímeros termoplásticos, que são, em essência, leito de pó e tecnologias baseadas em extrusão. Mais de 95 polímeros são validados para nossos sistemas. E, na verdade, nosso objetivo é fornecer esse sistema de automação de ponta a ponta para a peça.

Agora, com o investimento da DSM Venturing and Foresight Group, Williams Advanced Engineering, podemos realmente completar o que nós chame de 'o polímero para parte do ecossistema'. Então, essencialmente, o que estamos fazendo é considerar todo o ecossistema pela primeira vez. Analisamos os materiais, como projetar os materiais para impressão 3D e, posteriormente, otimizar o processo de impressão de acordo com a seleção do material.

Fundamentalmente, o que estamos fazendo é ciência dos materiais, combinada com engenharia mecânica e automação. O estágio de pós-processamento permite o ajuste das propriedades mecânicas da peça impressa, de modo que as propriedades mecânicas gerais sejam melhoradas em comparação com a peça que sai diretamente da máquina.

Combinar tudo isso é absolutamente crítico para nós, e é por isso que todos os nossos sistemas são industriais, voltados especificamente para o usuário final industrial.

Quais são alguns dos desafios atuais que as empresas enfrentam quando se trata de pós-processamento, especificamente?

O maior problema é a falta de consciência. Portanto, até bem recentemente, as empresas não apenas não entendiam de impressão 3D, mas também não tinham ideia de que, uma vez que você obtém uma impressora 3D, é necessário fazer um pós-processamento na peça.

É uma situação muito difícil porque os fabricantes de impressoras 3D nunca vão te vender uma impressora e dizer que a saída inicial é de má qualidade e, portanto, você vai ter que comprar uma peça adicional de equipamento.

Eles nunca falaram sobre pós-processamento, mas o tempo e os custos do pós-processamento eclipsam de longe qualquer um dos benefícios alcançados com o aumento da velocidade de impressão. O que esperamos possibilitar é que os fabricantes de impressoras obtenham maior penetração no mercado, permitindo-lhes oferecer uma solução completa aos seus clientes.

É algo que ninguém quer realmente falar. Isso significa que a educação é um desafio nesse sentido, principalmente para os clientes que estão entrando no mercado agora. Como resultado, as empresas que compram uma impressora 3D pela primeira vez podem saber muito pouco sobre a impressão 3D e agora enfrentam o desafio do pós-processamento. Portanto, trata-se de educar os usuários finais e mostrar a eles que não é uma série de itens de maquinários independentes e discretos que você precisa comprar para tornar esse processo, digamos, uma solução de botão de um toque, como talvez alguns dos vídeos promocionais recomendem. acho.

O segundo grande aspecto é que não existe outra tecnologia no mercado, além da nossa, que seja verdadeiramente automatizada. Sim, existem tecnologias de pós-processamento, mas, normalmente, são reformulações de tecnologias muito conhecidas. Nenhum deles é digital.

Atualmente, você precisa ter habilidade em todas as operações diferenciadas que exigem que essa "arte negra" seja executada. Então esse é realmente um grande desafio. E, de momento, não existem opções de pós-processamento realmente inovadoras, assim como um incentivo digital.

O maior desafio individual em termos de tecnologia que vimos, está despolvendo. Ninguém criou uma solução verdadeiramente automatizada de desempacotamento e remoção de pó que não requeira intervenção humana. Esse é um verdadeiro desafio. Não é apenas um desafio de depuração e automação, é um desafio de aprendizado de máquina, classificação de máquina, e esses são os desafios comuns que estamos enfrentando.

Você acha que chegaremos ao ponto em que teremos uma solução de despoluição totalmente automatizada?

Temos parceiros com quem trabalhamos para desenvolver soluções reais para isso. É um grande desbloqueio para eles, porque, novamente, se você tem sua cama de pó e precisa remover suas peças, atualmente não há outra maneira de fazer isso manualmente. Mesmo as soluções tradicionais de turbilhonamento ainda precisam de muita intervenção manual, porque uma coisa em que os humanos são muito bons são operações delicadas e difíceis:identificar as coisas (como pó na peça), remover o referido pó sem destruir a peça e separar as peças etc. estamos trabalhando para automatizar essas etapas para melhorar a eficiência de tempo e custo.

Como funciona a sua tecnologia PostPro3D?

PostPro3D é a nossa tecnologia principal. Foi baseado em IP licenciado da University of Sheffield e, em seguida, desenvolvido com uma bolsa Innovate UK. Está em desenvolvimento há cerca de 8 anos em termos de pesquisa fundamental, seguida pela pesquisa industrial. É um processo de alisamento de vapor químico que usa produtos químicos patenteados para alisar a superfície de uma peça de polímero impressa em 3D.

Ao alisar a superfície, não queremos dizer apenas torná-la esteticamente agradável, mas sim projetar a superfície da peça. A solução química sela a superfície e remove a porosidade da peça. Também evita a entrada de água ou gás e, na verdade, melhora as propriedades mecânicas. O resultado é uma peça com alto alongamento na ruptura e melhores propriedades de fadiga.

Além disso, existem todos os materiais elastoméricos que podemos processar, que não poderiam ser processados ​​mesmo com métodos mecânicos, por exemplo. O PostPro3D pode pós-processar peças impressas usando polímeros de alta engenharia como ULTEM, nylons, TPU, &TPE, etc.

O PostPro3D é a primeira máquina com tecnologia de modificação de superfície que trouxemos para o mercado. É um equipamento industrial projetado para usuários finais industriais, com um tamanho de câmara de processo próximo a 100 litros para processar volumes maiores de peças.

Também lançamos o PostPro3D Mini. É fisicamente um terço do tamanho do PostPro3D, significativamente mais barato, mas usando a mesma tecnologia principal para estender o uso a institutos de pesquisa, escritórios de serviços menores e pessoas que podem ter apenas uma impressora. E tem um preço adequado para ser acessível a essas pessoas, para que possam experimentar a tecnologia antes de se comprometerem com algo maior ou expandir as operações.

A vantagem do nosso processo é que todas as nossas peças e processamento foram passou por testes de toxicidade de ciclo e atualmente está passando pela aprovação médica do FDA, etc. Portanto, isso é realmente importante quando falamos sobre aplicações reguladas de uso final industrial.

Além disso, complementares a essa tecnologia são as nossas tecnologias de coloração. Temos nossa tecnologia exclusiva de coloração com patente pendente, que nos permite colorir e alisar uma peça ao mesmo tempo, para que você possa adicionar cor enquanto alisa. Isso, então, também abre uma grande variedade de outras aplicações.

Por outro lado, temos nossos sistemas de remoção de pó, que, como mencionei, estamos atualmente testando com algumas de nossas empresas parceiras de produção. Isso nos permite desempacotar automaticamente o leito de pó, retirar o pó e remover as peças dos sistemas AM de leito de pó.

Eventualmente, temos que amarrar tudo junto. Temos metrologia, ou sistemas de inspeção, que foram desenvolvidos em conjunto com a Universidade de Nottingham, e as partes inteligentes estão, na verdade, nos algoritmos e no aprendizado de máquina, não no hardware. Portanto, eles são de baixo custo, o que significa que podemos usá-los em linha com nossos sistemas e peças de verificação de qualidade à medida que avançamos em nossos processos.

E a parte final é a automação ponta a ponta, que chamamos de nosso sistema de manufatura digital - ou DMS - que nos permite automatizar todo o processo.

Você mencionou que validou 95 polímeros com suas soluções. Você está considerando peças de metal no futuro?

Ótima pergunta. Minha formação é na verdade em metalurgia. Eu me formei na Universidade de Sheffield na área de manufatura de aditivos de metal.

Mas, embora o metal seja a minha base, escolhi os polímeros, porque são mais fáceis de manusear. O metal é um grande desafio, devido ao tipo de processo industrial exigido.

Registramos IP sobre pós-processamento de metal e desenvolvemos soluções para componentes quase metálicos. Por exemplo, a tecnologia de Desktop Metal é um processo baseado em extrusão em um carreador de polímero, com uma peça de metal presa dentro dele. Portanto, temos IP e somos capazes de, por exemplo, alisar peças de Desktop Metal antes que se tornem sinterizadas, e podemos então alisar a peça não curada. Quando sai, você tem uma bela barra de metal lisa.

O que sua rodada de investimentos recente significa para a empresa no futuro?

É completamente transformador. Temos sido uma empresa geradora de receita desde o primeiro ano de nossa existência, o que é muito importante porque significa que há uma grande adequação do produto ao mercado. Portanto, não estamos desenvolvendo coisas que não são necessárias.

O que este financiamento nos permite fazer é acelerar o nosso crescimento global. Isso nos permite concluir nossas instalações em Austin e expandir adequadamente para o mercado APAC e na Europa.

Mas, mais importante, este financiamento permite-nos permanecer agnósticos, ao contrário de outras empresas.

Foi porque queríamos permanecer agnósticos que escolhemos a DSM como uma empresa química de materiais. Isso nos dá acesso a todos os materiais e conhecimentos de química pelos quais eles são conhecidos no lado da fabricação tradicional e aditiva, mas, essencialmente, também nos permite dirigir em direção a um ecossistema industrial AM completo que só pode nos beneficiar.

Mas, por outro lado, temos o Foresight Group, Williams, que é um VC de bilhões de libras. Isso nos dá acesso a todos os seus materiais químicos, experiência analítica, proveniência da engenharia de Fórmula Um dos últimos 50 anos, além de todas as análises de dados, custos de engenharia, otimização de produto, otimização de projeto, etc. Finalmente, o Foresight Group nos dá acesso a enormes VC power capital market.

Além disso, através dos canais de venda, dá-nos uma rede de vendas, marketing e distribuição potencial, que está pronta a funcionar. Então, isso realmente acelera nossa jornada para aumentar a escala.

Falamos muito sobre os desafios do pós-processamento e como você está lidando com isso. Deixando de lado para falar um pouco mais sobre a impressão 3D, quais são alguns dos desafios que você ainda vê na indústria e que ainda podem ser barreiras potenciais à entrada?

Para nós, novamente é o mesmo desafio. As empresas que buscam adotar a impressão 3D se deparam com muitas opções. E é realmente sobre quebrar o hype que o cerca. Não há tanto entusiasmo de marketing quanto antes, mas ainda há bastante.

Além disso, ainda acho que um dos maiores desafios é que para muitas empresas a tecnologia simplesmente não está pronta para apostar. Por exemplo, se você compra uma máquina CNC hoje, você pode usinar peças amanhã - e usinar peças com uma qualidade muito alta. Da mesma forma, se você comprar uma máquina de moldagem por injeção e tiver uma ferramenta, poderá fazer o mesmo. Estou simplificando um pouco, mas falando de maneira geral, esse é um desafio que a indústria de AM enfrenta.

Se você comprar uma impressora 3D, o material, todos esses equipamentos considerados; você ainda não consegue fazer peças de boa qualidade. E acho que aí está o problema:ainda estamos longe de chegar a um processo em que você possa, por exemplo, fazer um milhão de peças.

Um exemplo perfeito é o nosso stand na Formnext. Estamos construindo pouco mais de seis mil e quinhentas peças individuais impressas em 3D, conectadas por componentes de alumínio. A estrutura tem 4 metros por 6 metros por 14 metros. Essa é uma estrutura enorme. E de repente você se pergunta por que ninguém fez isso antes, e o problema é que, para 6000 componentes que são idênticos ou adequados do ponto de vista da repetibilidade e reprodutibilidade, é muito difícil de fazer. Levaria um mês de desenvolvimento para chegar ao ponto em que você tem um processo estável.

Então, realmente, quando estamos perto do ponto em que os processos são estáveis, onde temos repetibilidade e reprodutibilidade, é aí que alcançamos os processos industriais.

Outra coisa é que precisamos parar de pensar na impressão 3D como um processo em lote. Pense nisso como um processo contínuo, com uma linha de processo completa e automação ponta a ponta.

Acho que parte do problema é que muitas pessoas estão trabalhando com a impressão 3D há muito tempo, vendo-a crescer. No entanto, agora estamos vendo uma nova revolução, em que as pessoas estão realmente olhando para ela como uma tecnologia industrial, mas para que isso realmente funcione, é necessária uma mudança de mentalidade. E é por isso que nossa empresa tem tanta sorte, porque nem todos nela vêm da impressão 3D. Portanto, trazemos uma perspectiva muito diferente para o processo.

Você pode compartilhar como está construindo seu estande na Formnext?

Este ano contamos com um estande de 86 metros quadrados, que é construído quase como uma estrutura de treliça. Cada nó é uma série de peças impressas em 3D interconectadas, e construímos a estrutura a partir desses componentes individuais que formam cubos, e os cubos formam a estrutura, que tem 4 metros de altura. Mas a questão é que é muito leve. Toda a estrutura pesa no máximo 120 quilos.

Acreditamos que é a primeira vez que alguém tenta fazer isso. Sem o pós-processamento, seria extremamente difícil de conseguir. Obviamente, estamos usando nossas juntas roscadas de tolerância, geometrias internas intrincadas e assim por diante. E o que é fundamental aqui é que, sem a tecnologia que desenvolvemos, não teríamos sido capazes de produzi-la. Conseguiríamos imprimir as peças, mas não conseguiríamos finalizá-las e obtê-las com a qualidade necessária para construir algo.

Há alguma tendência ou desenvolvimento interessante que o entusiasme pessoalmente?

Estou animado que as pessoas estão reconhecendo o pós-processamento como um problema e querem fazer algo a respeito. É ótimo ver o pós-processamento sendo finalmente levado a sério.

No cenário da indústria de AM da AMFG, foi interessante ver que existem 2 ou 3 empresas de pós-processamento. Para mim, foi uma ótima representação visual do fato de que, de todas as empresas de impressão 3D, existem apenas algumas em pós-processamento.

Mas as pessoas estão definitivamente falando mais sobre isso, e a educação é realmente fundamental aqui. Porque se você não sabe sobre isso, você não sabe que é um problema. Portanto, precisamos nos educar antes de vender, e também nos educar em termos do que nossos usuários exigem.

A outra tendência interessante é que agora estamos vendo players industriais chegando ao mercado, e não me refiro a fabricantes de impressoras, quero dizer usuários da tecnologia. Portanto, as empresas estão genuinamente procurando por aplicativos de impressão 3D e agora estão considerando seriamente a impressão 3D, e isso é uma grande tendência.

Em última análise, precisamos nos concentrar nos aplicativos da vida real - eles podem não ser tão interessantes quanto os aplicativos de alto perfil com foco em RP, mas mostram que a indústria está amadurecendo.

Vou fazer uma analogia:quando foi a última vez que alguém veio até você e disse:'Olhe para esta peça moldada por injeção, veja como ela é ótima'. Você não se importa, ninguém se importa, simplesmente não importa. É isso que precisamos tirar da cabeça e continuar com a nova tecnologia. E chegará o tempo em que ninguém saberá a diferença.

Já começamos e mostramos às pessoas dizendo:‘Olha, isso é uma peça moldada por injeção’, e elas nem piscam. Em seguida, mostramos a eles uma parte impressa em 3D que pós-processamos e eles dizem:‘Meu Deus, isso é incrível’. Precisamos superar isso e ser capazes de aceitá-lo apenas como mais uma tecnologia de fabricação.

Como serão os próximos 12 meses para a AMT?

Nos próximos 12 meses, veremos um crescimento muito rápido, tanto em termos de expansão quanto de receita.

Também lançaremos nosso sistema DMS de ponta a ponta no final do próximo ano, o que acontecerá incluem remoção de pó, alisamento, coloração e inspeção - totalmente automatizado. E esse é realmente o nosso foco ao entrarmos em 2020 - ligar esses elementos, para que possamos realmente oferecer um sistema de pós-processamento de ponta a ponta no verdadeiro sentido da palavra.

Para saber mais sobre AMT, visite:https://amtechnologies.co.uk/